微网监控系统及其控制策略探究
摘要：在当今世界范围内第三代电网发展和建设拉开序幕时，节能环保，可再
生能源利用和智能化为特征的微电网逐渐成为趋势，随着技术的发展，绿色环保
政策和电力市场机制改革等因素的共同作用使得分布式发电成为未来发展重要的
能源选择。

现阶段我国的
能源方式仍以集中供电系统为主，分布式能源的发展并不能取代传统的能源供电方式，
将是集中供能系统的有益补充。

关键词：微网；监控系统；策略研究
引言
随着我国经济社会的不断发展，对于能源的需求也是越来越高，人们逐渐对环境的要求
也在不断变化，现代的一些清洁能源逐渐代替传统能源。

在该大环境之下，微型电力系统逐
渐被大众所接受，它主要由微源、负荷和各个系统链接所构成，这样能够达到运行极为灵活
轻巧，并且可以独立并网地运行的微型电力系统。

在我国逐渐提出了“互联网+”之后，新能源
微网代表了未来的发展趋势，能够推进新时代的节能减排和促进环保。

1微网具备的特点
第一是分布式能源的集成和运用，第二运行方式极为方便，第三电网可以自我调节，电
能的质量好，第四高可靠性，可以脱离大电网独立运行。

根据上面的特点，我们不难看出在
微网的建设过程之中，是基于了电子技术的发展，静态开关和电能的质量控制。

在运行的过
程中包括了微电网故障检测和保护技术、运行控制技术、通信技术和能量管理技术等。

2监控系统设计
监控系统是整个微网系统当中的核心部分，起着协调作用，有利于实现微网协调、稳定
控制、高效科学、能源最大化，是充分完备的设备。

在微网运行过程当中，监控系统通过数
据的监测，事实掌握微网的运行现状，通过数据的分析，实现微网的控制目标和协调机制，
总的来说监控系统是微网运行不可缺少的一部分。

2.1监控系统的特点
不同于电站和水站，微网系统有着自身的特点和优势：第一，能够控制对象的分布位置，能源的负荷主要是以区域为单位，可以分布在各个区域；第二，运行模式多样化，它们的并
网运行模式根据不同的控制目标和主体有着不同的运行方式；第三，不同控制策略对系统响
应速度存在不一样的差异，比如电能质量调节、无缝对接等，都要求在发电时，必须使得监
控系统达到分钟级别或者小时级别。

第四，个性化的设计需求是特别高的，要根据不同微网
的特点和分布的情况，来定制化设计系统，使得微网的运行方式更加的完备和可靠。

2.2监控系统功能架构
根据以往的微网的特点，在设计微网监控系统时，要采用模块化的设计方式，以此来适
用微网的各个功能系统。

首先从纵向来看，系统功能主要分为了三个层面，主要有平台基础
功能、业务应用功能和综合功能体系。

其中平台应用功能主要指的是为微网系统提供基础性
的服务支撑，主要包括了报表、数据、模型等方面的内容，业务应用主要涉及了微网内部的
各个元素的基本配置情况设置，有微网的综合监控、综合管理监控信息等。

综合功能指的是
微网的效能分析、发电预测、负荷预测和协调控制。

2.3监控系统网格结构
根据监控系统的功能要求，监控系统有其自身的特点，微网监控的设计主要采用了分层
分级的设计形式，主要分为了三个层级：系统控制层、区域控制层和地下控制层。

系统控制
层主要是为了完成发电负荷和微源的协调控制、能量管理方式、配电系统的管理和电能设备。

电能设备、视频和环境监视器通过站控层交接机接入不同的区域的主机。

区域控制层的核心
设备是中央控制器，负责的是自动并离网的控制、配合相关指令完成调配，中央控制器具备
了控制各个设备和调节作用，能够实现整个微网的协调控制，保证新能源的最大化使用和系
统的稳定可靠。

最后是低下控制层，负责的是微网内单元设备的保护和调节。

光伏系统控制器、发电机控制器和储存控制器等低下控制层，能够有效协调微网内部的系统各个元件的检
测和控制，使微网中央控制器快速进入通信状态，可以通过控制层网格与后台进行联通。

3控制策略
3.1系统的稳定运行
要使得微网稳定的运行，主要包括了电压值和频率值两个指标，在微网并网时，微网的
电压和频率值是依靠主网来决定的。

一旦离网时，电压和频率值就需要微网进行自我调节，
通过控制相关策略，有效协调和调节内部微源的运行参数，使得整个系统的电压和频率更加
的稳定可靠。

3.2保持系统的高效运行
在微网的运行过程当中，可以最大限度的利用可再生能源、实现资源的优化配置，储存
能作为微网当中的重要元件，在微网的调节过程中起着非常显著的作用。

能够通过存储元件
和光伏等可再生资源的相互配合来使得目标最终的实现。

3.3运行控制策略
微网的运行控制策略的确定需要与网络的机构设计相吻合，建设网络框架，不同的控制
层承担不同的控制策略。

系统的控制层的控制策略主要包括可再生能源的发电运行、运行控
制管理策略、能量优化制度、耗能分析和多电源的协调控制等，而区域的控制层的运行控制
措施涉及了并网点的控制、紧急调频、多储能协调的协调控制、动态调压等等。

本地控制层
的运行控制策略包含了本地系统内部的控制策略，与上级控制器通信相关的应急控制、上级
控制指令的下放和分解等。

3.4并离网络控制策略
并离网络的控制策略是指并离网的控制运行方式，并离网在控制的过程中可分为计划性
并离网、计划性离网转并网、非计划性并网转离网。

不同的微网，其控制策略具有不同的方案，由于设备选型、微网的组成不同，这会存在较大的差异，但当前主要探讨的是并网型且
需要无缝并离网切换的微网所推荐的控制方法。

主要有以下几点：
第一，计划性并网转离网，监控系统根据光伏微源的出力，能够在一定程度上调节并网
的功能平衡，随后在监控系统发出并转离的指令之后，并网可以系统地转向离网，而计划性
离网转并网，监控系统对并网控制器下的发出离网转并网的相关指令，并网的网点控制器要
同期并网，网点的开关要进行自动同期合闸。

在合上并网开关之后，要同时通知储能系统进
行模式的展示和运行。

第二，非计划性的并网转离网，并网点控制器根据自身的问题，进行故障技术的检测，
一旦检测到电网发生了故障，这时需要和主网脱离时，并网点控制器应该能够进行并网转离网，当并网发出指令，断开并网的模式之后，可以通知储能系统进行展示和运行。

并离网的相互转换的关键在于技术的切换，并网点的开关是否选用了快速的开关、储能系统在切换的时候是否采用了下垂的控制研究方法，微源是否采用了虚拟同步技术，这对于无缝切换是否存在影响。

推荐采用的网点控制器和储能直接实现通信之间的转换，这样可以最大限度的实现时间的缩小，提高切换的成效和功能，减少切换的时间。

结语
本文主要在结合微网的特点和运行方式之上，提出微网运行监控系统的运行方式，监控系统的基本架构，以及微网监控设备的网络结构，网络结构;随后提出监控系统三层两网的各层的控制策略。

着重阐述计划性并网转离网、计划性离网转并网、非计划性并网转离网三种典型工况的并离网控制逻辑最后，通过对本监控系统设计方法及控制策略进行说明。

随着分布式能源的应用越来越广泛，虚拟同步技术等先进的控制技术产品化日益成熟，相信微网会有广阔的应用前景和发展空间。

参考文献
[1]周钰,郝为瀚,李涛,鲁丽娟,郭芳.微网监控系统及其控制策略设计[J].南方能源建
设,2018,5(S1):177-182.
[2]赵文鹤. 新一代储能微电网监控管理系统的设计与实现[D].北京交通大学,2019.
[3]王开辰.基于物联网技术的热网监控系统应用[J].安阳工学院学报,2018,17(04):52-57.
[4]阴囯富,朱创录.植物工厂生产方式下智慧农业监控平台的研究与设计[J].江苏农业科学,2018,46(21):232-237.
[5]魏楠楠. 分布式储能与微网实验系统设计[D].华北电力大学,2019.。